Conservacao Energia
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FCM 0410 Fiacutesica para Engenharia Ambiental
Conservaccedilatildeo da Energia
Prof Dr Joseacute Pedro Donoso
Universidade de Satildeo PauloInstituto de Fiacutesica de Satildeo Carlos - IFSC
7182019 Conservacao Energia
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Agradescimentos
O docente da disciplina Jose Pedro Donoso gostaria de expressar
o seu agradecimento a Flaacutevia O S de Saacute Lisboa pelo auxiacutelio na
montagem da paacutegina web da disciplina
Parte das figuras utilizadas nos slides foram obtidas do texto
rdquoFisica rdquo de PA Tipler e G Mosca atraveacutes do acesso agraves paginas
para os professores das editora LTC (Livros Teacutecnicos e Cientiacuteficos)
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Montanha russa
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Garrafa caindo energia potencial e energia cineacutetica
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Energia potencial elaacutestica
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Exemplo conservaccedilatildeo de energia
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Conservaccedilatildeo de energia num pecircndulo
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Conservaccedilatildeo de energia bloco empurrando uma mola
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Salto de Bungee - jump
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Energia potencial e Equiliacutebrio
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Escorregador conservaccedilatildeo de energia levando em consideraccedilatildeo o atrito
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Em ordem crescente de energia o espectro inclui as ondas de raacutedio a radiaccedilatildeoinfravermelha a luz visiacutevel a luz ultravioleta os raios-X e osraios γ A radiaccedilatildeo
Infravermelha compreende os raios de comprimentos de onda maiores do que os
da luz visiacutevel e que satildeo notados por sua accedilatildeo caloacuterica
Espectro eletromagneacutetico
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O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983089983088983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
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983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
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cenaacuterio atual
Slide fornecido pelo
Prof Paulo Seleghim (EESC)
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
Slide fornecido pelo Prof Paulo Seleghim (EESC)
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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Agradescimentos
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Exemplo conservaccedilatildeo de energia
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Conservaccedilatildeo de energia num pecircndulo
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Conservaccedilatildeo de energia bloco empurrando uma mola
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Salto de Bungee - jump
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Energia potencial e Equiliacutebrio
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Escorregador conservaccedilatildeo de energia levando em consideraccedilatildeo o atrito
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Em ordem crescente de energia o espectro inclui as ondas de raacutedio a radiaccedilatildeoinfravermelha a luz visiacutevel a luz ultravioleta os raios-X e osraios γ A radiaccedilatildeo
Infravermelha compreende os raios de comprimentos de onda maiores do que os
da luz visiacutevel e que satildeo notados por sua accedilatildeo caloacuterica
Espectro eletromagneacutetico
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O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
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983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
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7182019 Conservacao Energia
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
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7182019 Conservacao Energia
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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7182019 Conservacao Energia
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
7182019 Conservacao Energia
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
7182019 Conservacao Energia
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
7182019 Conservacao Energia
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
7182019 Conservacao Energia
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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copy2008 by WH Freeman and Company
Montanha russa
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Garrafa caindo energia potencial e energia cineacutetica
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Energia potencial elaacutestica
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Exemplo conservaccedilatildeo de energia
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Conservaccedilatildeo de energia num pecircndulo
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Conservaccedilatildeo de energia bloco empurrando uma mola
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Salto de Bungee - jump
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Energia potencial e Equiliacutebrio
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Escorregador conservaccedilatildeo de energia levando em consideraccedilatildeo o atrito
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Em ordem crescente de energia o espectro inclui as ondas de raacutedio a radiaccedilatildeoinfravermelha a luz visiacutevel a luz ultravioleta os raios-X e osraios γ A radiaccedilatildeo
Infravermelha compreende os raios de comprimentos de onda maiores do que os
da luz visiacutevel e que satildeo notados por sua accedilatildeo caloacuterica
Espectro eletromagneacutetico
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O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983089983088983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
7182019 Conservacao Energia
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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Garrafa caindo energia potencial e energia cineacutetica
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Energia potencial elaacutestica
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Exemplo conservaccedilatildeo de energia
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Conservaccedilatildeo de energia num pecircndulo
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Conservaccedilatildeo de energia bloco empurrando uma mola
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Salto de Bungee - jump
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Energia potencial e Equiliacutebrio
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Escorregador conservaccedilatildeo de energia levando em consideraccedilatildeo o atrito
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Em ordem crescente de energia o espectro inclui as ondas de raacutedio a radiaccedilatildeoinfravermelha a luz visiacutevel a luz ultravioleta os raios-X e osraios γ A radiaccedilatildeo
Infravermelha compreende os raios de comprimentos de onda maiores do que os
da luz visiacutevel e que satildeo notados por sua accedilatildeo caloacuterica
Espectro eletromagneacutetico
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O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983089983088983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
Slide fornecido pelo
Prof Paulo Seleghim (EESC)
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
Slide fornecido pelo Prof Paulo Seleghim (EESC)
7182019 Conservacao Energia
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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7182019 Conservacao Energia
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
7182019 Conservacao Energia
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
7182019 Conservacao Energia
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
7182019 Conservacao Energia
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
7182019 Conservacao Energia
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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Exemplo conservaccedilatildeo de energia
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Conservaccedilatildeo de energia num pecircndulo
7182019 Conservacao Energia
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Conservaccedilatildeo de energia bloco empurrando uma mola
7182019 Conservacao Energia
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copy2008 by WH Freeman and Company
Salto de Bungee - jump
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 1032
copy2008 by WH Freeman and Company
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 1132
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Energia potencial e Equiliacutebrio
7182019 Conservacao Energia
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Escorregador conservaccedilatildeo de energia levando em consideraccedilatildeo o atrito
7182019 Conservacao Energia
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Em ordem crescente de energia o espectro inclui as ondas de raacutedio a radiaccedilatildeoinfravermelha a luz visiacutevel a luz ultravioleta os raios-X e osraios γ A radiaccedilatildeo
Infravermelha compreende os raios de comprimentos de onda maiores do que os
da luz visiacutevel e que satildeo notados por sua accedilatildeo caloacuterica
Espectro eletromagneacutetico
7182019 Conservacao Energia
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O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983089983088983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
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983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
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7182019 Conservacao Energia
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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7182019 Conservacao Energia
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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copy2008 by WH Freeman and Company
Exemplo conservaccedilatildeo de energia
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copy2008 by WH Freeman and Company
Conservaccedilatildeo de energia num pecircndulo
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copy2008 by WH Freeman and Company
Conservaccedilatildeo de energia bloco empurrando uma mola
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copy2008 by WH Freeman and Company
Salto de Bungee - jump
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Energia potencial e Equiliacutebrio
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Escorregador conservaccedilatildeo de energia levando em consideraccedilatildeo o atrito
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Em ordem crescente de energia o espectro inclui as ondas de raacutedio a radiaccedilatildeoinfravermelha a luz visiacutevel a luz ultravioleta os raios-X e osraios γ A radiaccedilatildeo
Infravermelha compreende os raios de comprimentos de onda maiores do que os
da luz visiacutevel e que satildeo notados por sua accedilatildeo caloacuterica
Espectro eletromagneacutetico
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O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983089983088983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
7182019 Conservacao Energia
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
7182019 Conservacao Energia
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copy2008 by WH Freeman and Company
Conservaccedilatildeo de energia num pecircndulo
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Conservaccedilatildeo de energia bloco empurrando uma mola
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Salto de Bungee - jump
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Energia potencial e Equiliacutebrio
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Escorregador conservaccedilatildeo de energia levando em consideraccedilatildeo o atrito
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Em ordem crescente de energia o espectro inclui as ondas de raacutedio a radiaccedilatildeoinfravermelha a luz visiacutevel a luz ultravioleta os raios-X e osraios γ A radiaccedilatildeo
Infravermelha compreende os raios de comprimentos de onda maiores do que os
da luz visiacutevel e que satildeo notados por sua accedilatildeo caloacuterica
Espectro eletromagneacutetico
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O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983089983088983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
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983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
Slide fornecido pelo
Prof Paulo Seleghim (EESC)
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
Slide fornecido pelo Prof Paulo Seleghim (EESC)
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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7182019 Conservacao Energia
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
7182019 Conservacao Energia
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
7182019 Conservacao Energia
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
7182019 Conservacao Energia
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
7182019 Conservacao Energia
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Conservaccedilatildeo de energia bloco empurrando uma mola
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Salto de Bungee - jump
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Energia potencial e Equiliacutebrio
7182019 Conservacao Energia
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copy2008 by WH Freeman and Company
Escorregador conservaccedilatildeo de energia levando em consideraccedilatildeo o atrito
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 1332
copy2008 by WH Freeman and Company
7182019 Conservacao Energia
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Em ordem crescente de energia o espectro inclui as ondas de raacutedio a radiaccedilatildeoinfravermelha a luz visiacutevel a luz ultravioleta os raios-X e osraios γ A radiaccedilatildeo
Infravermelha compreende os raios de comprimentos de onda maiores do que os
da luz visiacutevel e que satildeo notados por sua accedilatildeo caloacuterica
Espectro eletromagneacutetico
7182019 Conservacao Energia
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O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
7182019 Conservacao Energia
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
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983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
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983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
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983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
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983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
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983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
Slide fornecido pelo
Prof Paulo Seleghim (EESC)
7182019 Conservacao Energia
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
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7182019 Conservacao Energia
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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7182019 Conservacao Energia
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
7182019 Conservacao Energia
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
7182019 Conservacao Energia
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
7182019 Conservacao Energia
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
7182019 Conservacao Energia
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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Salto de Bungee - jump
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Energia potencial e Equiliacutebrio
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Escorregador conservaccedilatildeo de energia levando em consideraccedilatildeo o atrito
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Em ordem crescente de energia o espectro inclui as ondas de raacutedio a radiaccedilatildeoinfravermelha a luz visiacutevel a luz ultravioleta os raios-X e osraios γ A radiaccedilatildeo
Infravermelha compreende os raios de comprimentos de onda maiores do que os
da luz visiacutevel e que satildeo notados por sua accedilatildeo caloacuterica
Espectro eletromagneacutetico
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O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983089983088983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
7182019 Conservacao Energia
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7182019 Conservacao Energia
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Energia potencial e Equiliacutebrio
7182019 Conservacao Energia
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Escorregador conservaccedilatildeo de energia levando em consideraccedilatildeo o atrito
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7182019 Conservacao Energia
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Em ordem crescente de energia o espectro inclui as ondas de raacutedio a radiaccedilatildeoinfravermelha a luz visiacutevel a luz ultravioleta os raios-X e osraios γ A radiaccedilatildeo
Infravermelha compreende os raios de comprimentos de onda maiores do que os
da luz visiacutevel e que satildeo notados por sua accedilatildeo caloacuterica
Espectro eletromagneacutetico
7182019 Conservacao Energia
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O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
7182019 Conservacao Energia
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983089983088983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
Slide fornecido pelo
Prof Paulo Seleghim (EESC)
7182019 Conservacao Energia
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
Slide fornecido pelo Prof Paulo Seleghim (EESC)
7182019 Conservacao Energia
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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7182019 Conservacao Energia
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
7182019 Conservacao Energia
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
7182019 Conservacao Energia
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
7182019 Conservacao Energia
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
7182019 Conservacao Energia
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Energia potencial e Equiliacutebrio
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Escorregador conservaccedilatildeo de energia levando em consideraccedilatildeo o atrito
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Em ordem crescente de energia o espectro inclui as ondas de raacutedio a radiaccedilatildeoinfravermelha a luz visiacutevel a luz ultravioleta os raios-X e osraios γ A radiaccedilatildeo
Infravermelha compreende os raios de comprimentos de onda maiores do que os
da luz visiacutevel e que satildeo notados por sua accedilatildeo caloacuterica
Espectro eletromagneacutetico
7182019 Conservacao Energia
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O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
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983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
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983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
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983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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copy2008 by WH Freeman and Company
Escorregador conservaccedilatildeo de energia levando em consideraccedilatildeo o atrito
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Em ordem crescente de energia o espectro inclui as ondas de raacutedio a radiaccedilatildeoinfravermelha a luz visiacutevel a luz ultravioleta os raios-X e osraios γ A radiaccedilatildeo
Infravermelha compreende os raios de comprimentos de onda maiores do que os
da luz visiacutevel e que satildeo notados por sua accedilatildeo caloacuterica
Espectro eletromagneacutetico
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O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983089983088983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
Slide fornecido pelo
Prof Paulo Seleghim (EESC)
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
Slide fornecido pelo Prof Paulo Seleghim (EESC)
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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Em ordem crescente de energia o espectro inclui as ondas de raacutedio a radiaccedilatildeoinfravermelha a luz visiacutevel a luz ultravioleta os raios-X e osraios γ A radiaccedilatildeo
Infravermelha compreende os raios de comprimentos de onda maiores do que os
da luz visiacutevel e que satildeo notados por sua accedilatildeo caloacuterica
Espectro eletromagneacutetico
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O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983089983088983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
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983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
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Prof Paulo Seleghim (EESC)
7182019 Conservacao Energia
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
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7182019 Conservacao Energia
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
7182019 Conservacao Energia
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7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 2232
ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
7182019 Conservacao Energia
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 2432
Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
7182019 Conservacao Energia
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
7182019 Conservacao Energia
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
7182019 Conservacao Energia
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
7182019 Conservacao Energia
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
7182019 Conservacao Energia
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copy2008 by WH Freeman and Company
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Em ordem crescente de energia o espectro inclui as ondas de raacutedio a radiaccedilatildeoinfravermelha a luz visiacutevel a luz ultravioleta os raios-X e osraios γ A radiaccedilatildeo
Infravermelha compreende os raios de comprimentos de onda maiores do que os
da luz visiacutevel e que satildeo notados por sua accedilatildeo caloacuterica
Espectro eletromagneacutetico
7182019 Conservacao Energia
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O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
7182019 Conservacao Energia
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
7182019 Conservacao Energia
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983089983088983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
7182019 Conservacao Energia
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 3232
Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 1532
Em ordem crescente de energia o espectro inclui as ondas de raacutedio a radiaccedilatildeoinfravermelha a luz visiacutevel a luz ultravioleta os raios-X e osraios γ A radiaccedilatildeo
Infravermelha compreende os raios de comprimentos de onda maiores do que os
da luz visiacutevel e que satildeo notados por sua accedilatildeo caloacuterica
Espectro eletromagneacutetico
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 1632
O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
7182019 Conservacao Energia
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 1832
Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983089983088983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
Slide fornecido pelo
Prof Paulo Seleghim (EESC)
7182019 Conservacao Energia
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
Slide fornecido pelo Prof Paulo Seleghim (EESC)
7182019 Conservacao Energia
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
7182019 Conservacao Energia
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7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 2232
ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 2332
O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 2432
Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
7182019 Conservacao Energia
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7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 2632
7182019 Conservacao Energia
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
7182019 Conservacao Energia
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
7182019 Conservacao Energia
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
7182019 Conservacao Energia
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
7182019 Conservacao Energia
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O calor que sentimos ao aproximar uma
matildeo de uma lacircmpada incandescente eacute
essencialmente um resultado de
radiaccedilatildeo infravermelha emitida pelo
filamento incandescente e absorvida
pela matildeo Todos os objetos emitemradiaccedilatildeo eletromagneacutetica (chamada de
radiaccedilatildeo teacutermica ) por causa de sua
temperatura
Cada segundo a Terra recebe 179 times 1017 J deenergia mas menos da metade chega agrave superfiacutecie
Quando a radiaccedilatildeo solar encontra a atmosferaterrestre 25 desta radiaccedilatildeo satildeo refletidos devolta para o espaccedilo outros 25 satildeo absorvidospelos gases da atmoacutesfera e a superfiacutecie da Terra
reflete 5
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
7182019 Conservacao Energia
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983089983088983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
Slide fornecido pelo
Prof Paulo Seleghim (EESC)
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
Slide fornecido pelo Prof Paulo Seleghim (EESC)
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
7182019 Conservacao Energia
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
7182019 Conservacao Energia
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7182019 Conservacao Energia
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7182019 Conservacao Energia
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
7182019 Conservacao Energia
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
7182019 Conservacao Energia
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
7182019 Conservacao Energia
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 3132
AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
7182019 Conservacao Energia
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
7182019 Conservacao Energia
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Geraccedilatildeo e consumo de energia no Brasil
Matriz de geraccedilatildeo de energia no Brasil81 hidroeleacutetrica
16 termoeleacutetrica
sim2 nuclear
Consumo de energia
setor industrial 43 do consumo total
setor residecircncial 27comercial por 15
outros setores por 15
As usinas termoeleacutetricas e muitas plantas industriais utilizam gaacutes natural
como combustiacutevel O Brasil importa da Bolivia aproximadamente a metade do
gaacutes que consume Satildeo 24 milhotildees de metros cuacutebicos de gaacutes natural por dia
atraveacutes de um gasoduto de 3150 kilometros de extensatildeo comenccedilou a operar
em julho de 1999
7182019 Conservacao Energia
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983089983088983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
Slide fornecido pelo
Prof Paulo Seleghim (EESC)
7182019 Conservacao Energia
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
Slide fornecido pelo Prof Paulo Seleghim (EESC)
7182019 Conservacao Energia
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
7182019 Conservacao Energia
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7182019 Conservacao Energia
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
7182019 Conservacao Energia
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 2432
Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
7182019 Conservacao Energia
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7182019 Conservacao Energia
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
7182019 Conservacao Energia
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 3232
Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
7182019 Conservacao Energia
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
983283983148983141983151
983088983084983091983093983088
983143983265983155
983088983084983090983088983092
983139983137983154983158983267983151
983088983084983090983092983094
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983089983088983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983088983090983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983094983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983149983157983150983140983145983137983148
983283983148983141983151
983088983084983092983091983088
983143983265983155983088983084983088983095983093
983139983137983154983158983267983151983088983084983088983094983095
983138983145983151983149983137983155983155983137
983088983084983090983096983092
983144983145983140983154983265983157983148983145983139983137
983088983084983089983091983089
983150983157983139983148983141983137983154
983088983084983088983089983091 983151983157983156983154983137983155
983088983084983088983088983090
983149983137983156983154983145983162 983141983150983141983154983143983273983156983145983139983137 983138983154983137983155983145983148983141983145983154983137
cenaacuterio atual
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Prof Paulo Seleghim (EESC)
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
7182019 Conservacao Energia
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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Transiccedilatildeo da matriz energeacutetica
histoacuteria e perspectivas para 2100
Slide fornecido pelo Prof Paulo Seleghim (EESC)
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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Energia Solar
A radiaccedilatildeo solar no espaccedilo interestelar eacute de 1353 Wm2 chamada de constante
solar A energia que atinge o solo da Terra eacute menor por causa da absorccedilatildeo na
atmosfera A quantidade de radiaccedilatildeo solar por unidade de aacuterea que atinge um pontoespeciacutefico da Terra depende da latitude da declinaccedilatildeo e da estaccedilatildeo do ano
A transmissatildeo da energia solar para a Terra se daacute por meio de radiaccedilatildeoeletromagneacutetica sendo que 97 da radiaccedilatildeo solar estaacute contida na regiatildeo visiacutevel einfravermelho do espectro eletromagneacutetico A tabela indica a fraccedilatildeo da radiaccedilatildeo
solar e a quantidade de radiaccedilatildeo em cada regiatildeo do espectro A soma das energiasem cada regiatildeo daacute os 1353 Wm2 da constante solar
61864095Energia
(em Wm2)
46477Fraccedilatildeo
λ ge 078 microm038 le λ le078microm
λ lt 038 micromComprimentode onda
Infravermelho Visiacutevel Radiaccedilatildeo
ultravioleta
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 3132
AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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ldquoSolar Engineering of thermal processesrdquo JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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O Brasil apresenta um oacutetimo iacutendice de radiaccedilatildeo solar principalmente no Nordesteonde possui valores tiacutepicos entre 1752 kW-hm2 e 2190 kW-hm2 Por este motivo
a energia solar esta sendo cada vez mais empregada no paiacutes para aquecimento
de aacutegua
Conforme os levantamentos de consumo de energia eleacutetrica o setor residencial
responde por 24 do consumo total no paiacutes e dentro desse setor o aquecimento
de aacutegua tem participaccedilatildeo de 26 Desta forma o aquecimento de aacutegua eacute
responsaacutevel por 6 de todo o consumo nacional de energia eleacutetrica
A forma predominante de aquecimento de aacutegua no Brasil eacute o chuveiro eleacutetrico o
qual possui alta eficiecircncia e baixo desperdiacutecio Mais apesar do baixo custo do
aparelho o uso do chuveiro representa um elevado investimento para as
concessionaacuterias (em torno de US$ 900 por chuveiro instalado) considerando
apenas os investimentos na geraccedilatildeo
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
7182019 Conservacao Energia
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Os coletores solares usados em sistemas deaquecimento de aacutegua satildeo caixas contendo
uma superfiacutecie de vidro e um sistema de
tubulaccedilotildees de cobre (bom condutor teacutermico)
O coletor absorve a radiaccedilatildeo solar eaquece a aacutegua que circula pela
tubulaccedilatildeo Esta aacutegua quente (60o a 90o
C) eacute armazenada num reservatoacuterio
teacutermico cujas paredes estatildeo recobertas
por um material termicamente isolante
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 2532
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 2632
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 2732
Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 3132
AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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7182019 Conservacao Energia
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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Energia primaacuteria no mundo
Perspectivas Prof Luiz Pinguelli RosaScientific American 32 (Brasil 2009)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
212
21 ρ ρ ==
=
RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
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21 ρ ρ ==
=
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
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Aplicaccedilatildeo
Considere um coletor solar de placas planas no Estado de S Paulo que recebe
uma radiaccedilatildeo solar meacutedia por unidade de aacuterea de 630 Wm2 durante 8 horas por diaa) Determine a energia disponiacutevel por unidade de aacuterea por dia
b) Considerando que a eficiecircncia do coletor eacute de 30 qual a energia efetivamentedisponiacutevel
c) Determine a energia necessaacuteria (Q = mC ∆T ) para aquecer 100 litros de aacutegua doreservatoacuterio de 25o a 75o C A capacidade caloriacutefica da aacutegua C = 4190 Jkg-oC
d)Qual a aacuterea do coletor solar a ser instalado para aquecer os 100 litros de aacutegua
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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V vVvmv E )(2
212
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21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
3
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21 ρ ρ ==
=
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
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e) Considerando que os chuveiros eleacutetricos contribuem para um consumoresidencial de sim 100 kW-h ao mecircs qual a aacuterea do coletor solar necessaacuterio parasuprir esta energia Compare sua resposta com a do item (d)
f)A placa de coletor solar comercial tiacutepico tem cerca de 2 m2 de aacuterea Qual a
potecircncia incidente num coletor de 2 placas Qual a potecircncia coletada (eficiecircncia =30)
g) Qual o tempo exigido para aquecer os 100 litros de aacutegua
h) Faccedila uma avaliaccedilatildeo da economia anual de energia eleacutetrica e comente a
viabilidade e a competividade do investimento do aquecedor solar
Respostas (a) 181 times 107 Jm2 (b) 543 times 106 Jm2 (c) 21 times 107 J (d) 39 m2 (e) 25
m2
(f) 25 times 103
W e 756 W (g) 77 horas (h) Os chuveiros representam 20 a 25 doconsumo residencial Numa conta de R$ 160 por mecircs a economia pode chegar a
cerca de R$ 500 ao ano nos preccedilos atuais
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V vVvmv E )(2
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21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
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EnergiaP
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21 ρ ρ ==
=
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
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bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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V vVvmv E )(2
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21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
∆=
=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
Volume
EnergiaP
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21 ρ ρ ==
=
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
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bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
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Energia cineacutetica de uma coluna de vento
V vVvmv E )(2
212
212
21 ρ ρ ===
Fluxo de ar atraveacutes da coluna
Avt
x A
t
x A
tempo
VolumeFluxo =
∆
∆=
∆
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=
A taxa com que a energia eacute transferidafornece a potecircncia P
( )( ) Av Avvtempo
Volume
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EnergiaP
3
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21 ρ ρ ==
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RA Serway JW JewettPrinciacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
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bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
7182019 Conservacao Energia
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AplicaccedilatildeoQual a potecircncia fornecida por um gerador
eoacutelico se a velocidade do vento for 10 ms Ocomprimento das paacutes eacute R = 40 m Considere
uma eficiecircncia de 17
Soluccedilatildeo
Aacuterea do catavento A = πR 2 = 5times103 m2
Potecircncia
( )( )( ) MW AvP 3101052133
213
21 =times== ρ
Potecircncia disponivel 017(3) asymp 05 MW
Potecircncia gerada por outras fontes de energia
Uma usina Termoeleacutetrica gera 150 MW Seriam necessaacuterias 300 geradoreseoacutelicos para competir com a potecircncia gerada por uma Termoeleacutetrica Um reator
nuclear gera 1 GW e uma tonelada de carvatildeo gera apenas 170 kW
RA Serway JW Jewett Princiacutepios de Fiacutesica (Thomson 2004)
7182019 Conservacao Energia
httpslidepdfcomreaderfullconservacao-energia-56977b3cbc9e1 3232
Referecircncias bibliograacuteficas
bullFiacutesica Resnick Halliday Krane (Editora LTC 1996)bullFiacutesica Baacutesica para Arquitetura Joseacute de Lima Acioli (Editora UnB 1994)
bullFundamentos da transferecircncia de calor e de massa Incropera amp de Witt
bullTransferecircncia de calor MN Ozisic
bullFiacutesica P Tipler (Editora LTC 2000)
bullFiacutesica RA Serway (Editora LTC 1996)
bullTransferecircncia de Calor JP Holmen (McGraw-Hill 1983)
bullChemistry Brown ndash LeMay ndash Burnsten Chap 18 7a ediccedilatildeo (1997)bullEnvironmental Physics E Boeker R Van Grondelle (Wiley 1995)
bullEnergy and environment EH Thorndike (1978)
bullSolar Engineering of thermal processes JA Duffie e W Beckman (Wiley 1980)
bullLevantamento dos Recursos de Energia Solar no Brasil FR Martins EB PereiraMP Souza Echer Revista Brasileira Ensino de Fiacutesica 26 145 (2004)
bullEnergia Solar Ricardo Aldaboacute (Editora Artliber Satildeo Paulo 2002)
bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)
7182019 Conservacao Energia
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bullFiacutesica Ferraro Penteado Soares Torres (Ed Moderna 2005)